李振華

摘要：進(jìn)給系統(tǒng)的爬行與振動是NCT經(jīng)常出現(xiàn)的故障，如何有效地檢測并及時維修將直接影響NCT的加工精度和效率。

關(guān)鍵詞：爬行；振動；維修

一、分析原因

爬行與振動故障通常發(fā)生在機(jī)械部分和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)低速時的爬行與機(jī)械傳動部件的特性有關(guān)；高速時振動通常與進(jìn)給傳動鏈中運(yùn)動副預(yù)緊力有關(guān)。

1.機(jī)械部分

對NCT來說，因其移動部件所受阻力主要來自導(dǎo)軌副，而導(dǎo)軌副的動、靜摩擦因數(shù)大，差值也大，故易造成爬行。另外，如果軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊或預(yù)拉不理想：傳動鏈傳動鏈長且存在間隙；傳動軸直徑偏小，支承和支承座的剛度不夠等也可引起爬行；另外，克服爬行除了在系統(tǒng)中引入阻尼、變更系統(tǒng)的動力特性外，從摩擦學(xué)的角度最有效的方法就是通過改善潤滑或變更材料以改變摩擦因數(shù)，采用具有防爬作用的導(dǎo)軌潤滑油是一種非常有效的措施。

2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)

在驅(qū)動移動部件低速運(yùn)行過程中，NCT進(jìn)給系統(tǒng)會出現(xiàn)移動部件忽停忽跳、忽慢忽快的爬行現(xiàn)象。而當(dāng)其以高速運(yùn)行時，移動部件又會出現(xiàn)明顯的振動。對于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的原因，一般認(rèn)為是由于機(jī)床運(yùn)動部件之間潤滑不好，導(dǎo)致機(jī)床工作臺移動時靜摩擦阻力增大，事實(shí)上這只是其中的一個原因，產(chǎn)生這類故障的原因還可能是機(jī)械進(jìn)給傳動鏈出現(xiàn)了故障，也可能是進(jìn)給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問題，或者是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)木壒?，還可能是機(jī)械部分與電部分的綜合故障所造成。

二、故障診斷與排除

當(dāng)NCT出現(xiàn)的爬行與振動故障時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生故障的可能性，列出可能造成數(shù)控機(jī)床爬行與振動的有關(guān)因素，然后逐個因素檢查、分析、定位和排除故障。

1.機(jī)械部件故障的檢查和排除

首先要檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿硬考艿哪Σ磷枇χ饕莵碜詫?dǎo)軌副。盡管NCT的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，但調(diào)整不好，仍會造成爬行或振動。靜壓導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查靜壓是否建立；塑料導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查有否雜質(zhì)或異物；滾動導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查預(yù)緊是否良好。其次要檢查進(jìn)給傳動鏈。有效提高傳動鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度，這對于提高運(yùn)動精度、消除爬行非常有益。

2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的檢查和排除

如果爬行與振動的故障原因在進(jìn)給伺服系統(tǒng)，則需要分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。

(1)速度調(diào)節(jié)器的檢測。對速度調(diào)節(jié)器的故障，主要檢測給定信號、反饋信號和速度調(diào)節(jié)器本身是否存在問題。給定信號可以通過由位置偏差計數(shù)器出來經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送出的模擬信號VCMD的檢測實(shí)現(xiàn)。這個信號是否有振動分量可以通過對伺服板上的插腳用示波器來觀察。如果就有一個周期的振動信號，那毫無疑問機(jī)床振動是正確的，如果測量結(jié)果沒有任何振動的周期性的波形，那么問題肯定出在反饋信號和速度調(diào)節(jié)器。

(2)測速電機(jī)反饋信號的檢測。反饋信號與給定信號對于調(diào)節(jié)器來說是完全相同的。因此出現(xiàn)了反饋信號的波動，必然引起速度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié)，這樣就引起機(jī)床的振動。由于機(jī)床在振動，說明機(jī)床的速度在激烈的振蕩中。當(dāng)然測速發(fā)電機(jī)反饋回來的波形也一定是動蕩的。這時如果機(jī)床的振動頻率與電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度存在一個準(zhǔn)確的比率關(guān)系，譬如振動的頻率是電機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時我們就要考慮電機(jī)或測速發(fā)電機(jī)有故障的問題。

(3)電機(jī)檢查。當(dāng)機(jī)床振動頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比率，首先就要檢查一下電動機(jī)是否有故障，檢查它的碳刷、整流子表面狀況，以及檢查滾珠軸承的潤滑情況。另外電動機(jī)電樞線圈不良也會引起系統(tǒng)振動。這種情況可以通過測量電動機(jī)的空載電流進(jìn)行確認(rèn)，若空載電流隨轉(zhuǎn)速成正比增加，則說明電動機(jī)內(nèi)部有短路現(xiàn)象。出現(xiàn)本故障一般應(yīng)首先清理換向器、檢查電刷等環(huán)節(jié)，再進(jìn)行測量確認(rèn)。如果故障現(xiàn)象依然存在，則可能是線圈匝間有短路現(xiàn)象，應(yīng)對電動機(jī)進(jìn)行維修處理。如果沒有什么問題，就要檢查測速發(fā)電機(jī)。

(4)脈沖編碼器或測速發(fā)電機(jī)的檢測。對于脈沖編碼器或測速發(fā)電機(jī)不良的情況，可按下述方法進(jìn)行測量檢查。首先將位置環(huán)、速度環(huán)斷開，手動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。觀察速度控制單元印制電路板上F／V變換器的電壓，如果出現(xiàn)電壓突然下跌的波形，則說明反饋部件不良。測速發(fā)電機(jī)中常常出現(xiàn)的一個問題是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內(nèi)。造成測速發(fā)電機(jī)換向片片問短路，一旦出現(xiàn)這樣的問題就會引起振動。

(5)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)節(jié)

一個閉環(huán)系統(tǒng)也可能是由于參數(shù)設(shè)定不合理而引起系統(tǒng)振蕩，消除振蕩的最佳方法就是減少放大倍數(shù)。在FUNAC的系統(tǒng)中調(diào)節(jié)RV1。逆時針方向轉(zhuǎn)動，這時可以看出立即會明顯變好，但由于RV1調(diào)節(jié)電位器的范圍比較小，有時調(diào)不過來，只能改變短路棒，也就是切除反饋電阻值，降低整個調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。

總之，NCT進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生振動及爬行的現(xiàn)象，主要原因在于機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，我們只要按照科學(xué)的方法和步驟就能夠在短時間段內(nèi)找出產(chǎn)生故障的原因，從而給機(jī)床的及時維修創(chuàng)造了條件。無形中提高了機(jī)床的使用效率。